JP6020511B2 - ウエハキャリア - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハが載置される下部ユニットと、下部ユニットとの間に半導体ウエハを収容する密閉室を形成する上部ユニットと、を備えるウエハキャリアに関するものである。

半導体装置の製造工程の全体を一様にクリーン化するのではなく、半導体ウエハが存在する空間のみを重点的にクリーン化するＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）方式の製造工程が提案されている。ＳＭＩＦ方式の製造工程では、半導体ウエハを各加工設備まで搬送し、あるいは保管する際に、ウエハキャリアと呼ばれる密閉容器が利用される。

例えば、半導体ウエハが載置される下部ユニットと、下部ユニットに着脱可能に取り付けられ、下部ユニットとの間に半導体ウエハを収容する密閉室を形成する上部ユニットと、を備えるウエハキャリアが知られている（特許文献１参照）。上部ユニットに設けられたロックレバーを下部ユニットの下面に係合させることで、下部ユニットを上部ユニットに固定している。

特開２０１１−１０８６９８号公報

しかしながら、例えば、上記ウエハキャリアが各加工設備に搬送される過程において、下部ユニットの下面は大気に暴露する。このため、下部ユニットの下面に係合するロックレバーに発塵要素が付着し易い。さらに、ウエハキャリアを開閉する際に下部ユニットの下面側にクリーン室が形成される。このため、ロックレバーに付着した発塵要素、あるいはロックレバーにより生じた発塵要素がクリーン室内に入り込む虞がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、発塵要素がクリーン室内へ入り込むのを抑制できるウエハキャリアを提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、半導体ウエハが載置される下部ユニットと、前記下部ユニットに着脱可能に取り付けられ、前記下部ユニットとの間に半導体ウエハを収容する密閉室を形成する上部ユニットと、を備えるウエハキャリアであって、前記上部ユニットには、前記下部ユニットの側面に当接することで、前記下部ユニットを前記上部ユニットに固定する複数のロック機構が設けられている、ことを特徴とするウエハキャリアである。
これにより、クリーン室と接しない下部ユニットの側面をロック機構で固定することで、発塵要素がクリーン室内へ入り込むのを抑制できる。
この一態様において、前記下部ユニットの側面には凹状部が形成されており、前記各ロック機構は、前記凹状部に嵌合してもよい。ロック機構を下部ユニットの凹状部に嵌合させ、下部ユニットを上部ユニットにより安定的に固定できる。
この一態様において、前記各ロック機構は、前記下部ユニットの凹状部に嵌合する球状体と、前記下部ユニットに搖動可能に設けられ、先端部が前記球状体に当接し、該球状体を前記下部ユニットの凹状部側に押圧するロックレバーと、前記ロックレバーの先端部を前記球状体側に付勢するバネ部材と、を有していてもよい。
この一態様において、前記上部ユニットには、前記ロック機構のロックレバーの搖動方向に貫通する貫通孔が形成されており、該貫通孔内に前記球状体が往復動可能に設けられており、前記貫通孔内の前記密閉室側端部には、該貫通孔の中心側に突出し前記ロックレバーに向けて傾斜する凸状部が形成されていてもよい。
これにより、上部ユニットから下部ユニットが離脱したときに、球状体が貫通孔から密閉室側に転落するのを確実に防止できる。さらに、球状体に対するロックレバーの当接が解除されたとき、球状体は凸状部の傾斜に従ってロックレバー側に移動する。したがって、下部ユニットの凹状部と球状体との当接が解除され、下部ユニットを上部ユニットから容易に離脱することができる。
この一態様において、前記上部ユニットには、前記バネ部材の伸縮を前記球状体側方向にガイドするガイド部材が設けれていてもよい。これにより、バネ部材を球状体側方向に安定的に伸縮させることができ、バネ部材による発塵を抑制することができる。
この一態様において、前記ロック機構は、前記上部ユニットに内蔵されていてもよい。これにより、ロック機構に発塵要素が付着するのを防止できる。
この一態様において、前記球状体は金属で形成され、前記ロックレバーは樹脂で形成されていてもよい。球状体を金属で形成することで、球状体がロックレバー及び下部ユニットの凹状部に当接する際などに生じる発塵を抑制できる。さらに、ロックレバーを樹脂で形成することで、ウエハキャリアの軽量化を図ることができる。
この一態様において、前記下部ユニットの側面には、相互に形状が異なり外側へ突出する複数の耳部が形成されており、該耳部の側面には、前記凹状部が形成されており、前記上部ユニットには、前記下部ユニットの耳部に対応して凹状の位置決め部が夫々形成されていてもよい。これにより、上部ユニットと下部ユニットとの相対位置関係が一義的に決まり、下部及び上部ユニットの取付ミスを防止できる。

本発明によれば、発塵要素がクリーン室内へ入り込むのを抑制できるウエハキャリアを提供することができる。

一実施の形態に係るウエハキャリアの概略的な構成を示す斜視図である。 一実施の形態に係るウエハキャリアの分解斜視図である。 一実施の形態に係るウエハキャリアを上方から見た上面図である。 図３に示すウエハキャリアを直線Ａ−Ａで切断した際の断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係るウエハキャリアの概略的な構成を示す斜視図であり、上部ユニットを透視した透視図である。図２は、本発明の一実施の形態に係るウエハキャリアの分解斜視図である。

本実施の形態に係るウエハキャリア１は、半導体ウエハ１００が存在する空間のみを重点的にクリーン化するＳＭＩＦ（Standard Mechanical Interface）方式の製造工程で用いられるものである。本実施の形態に係るウエハキャリア１は、半導体ウエハ１００が載置される下部ユニット２と、下部ユニット２に着脱可能に取り付けられる上部ユニット３と、を備えている。

図３は、本実施の形態に係るウエハキャリアを上方から見た上面図であり、上部ユニットを透視した透視図である。図４は、図３に示すウエハキャリアを直線Ａ−Ａで切断した際の断面図である。

上部ユニット３は箱状に形成されており、その内部には下方側が開口し略円盤状の空間部３１が形成されている。この上部ユニット３の空間部３１を下部ユニット２によって下方側から覆うことで、上部ユニット３と下部ユニット２との間に密閉室４が形成される。この密閉室４内に半導体ウエハ１００が収容される。上部ユニット３には、下部ユニット２の側面に当接することで、下部ユニット２を上部ユニット３に固定する複数のロック機構５が設けられている。

なお、上部ユニット３に下部ユニット２が装着されたとき、下部ユニット２の下面は、上部ユニット３の下面よりも上側に位置している。すなわち、ウエハキャリア１が載置されたとき、下部ユニット２の下面が浮いた状態になる。これにより、例えば、ウエハキャリア１がコンベア上に載置され搬送される際に、下部ユニット２の下面への発塵要素の付着を抑制できる。

下部ユニット２は、例えば、略円盤状に形成されている。下部ユニット２の上面には、半導体ウエハ１００を固定するための固定部材２１が、例えば等間隔で４つ設けれているが、これに限られない。下部ユニット２に設けられる固定部材２１の数、及び位置は任意でよい。各固定部材２１は、半導体ウエハ１００の外縁に係合することで、半導体ウエハ１００を下部ユニット２に固定している。下部ユニット２の上面には、その外周に沿って、溝部２２が形成されている。この溝部２２には、例えば、ゴム、樹脂などの弾性部材で形成された略円環状のシール２３が嵌め込まれている。上部ユニット３に下部ユニット２が装着されたとき、下部ユニット２のシール２３が上部ユニット３に密着する。これにより、上部ユニット３及び下部ユニット２間の密閉室４を密封できる。

下部ユニット２の側面には、相互に形状が異なり外側へ突出する複数の耳部２４が形成されている。下部ユニット２の側面には、例えば、対向する位置に２対の耳部２４が形成されているが、これに限られない。形成される耳部２４の数及び位置は任意に設定できる。上部ユニット３には、下部ユニット２の耳部２４に対応する位置に、凹状の位置決め部３２が夫々形成されている。上部ユニット３の各位置決め部３２が下部ユニット２の対応する耳部２４に嵌合することで、上部ユニット３に対して下部ユニット２が位置決めされ固定される。

ここで、下部ユニット２の４つの耳部２４のうち、１つの耳部２４の幅が他の３つの耳部２４の幅に比して大きくなっている。これにより、上部ユニット３の各位置決め部３２が下部ユニット２の耳部２４にずれて嵌合しない。このため、その相対位置関係が一義的に決まり、下部及び上部ユニット２、３の取付ミスを防止できる。

なお、上記下部及び上部ユニット２、３の位置決め方法は一例であり、これに限らない。例えば、上部ユニット３の各位置決め部３２及び下部ユニット２の耳部２４を任意に設定でき、さらに、位置決め部３２及び耳部２４を設けることなく、上部ユニット３及び下部ユニット２に線、図形などを記載して、その位置決めを行ってもよい。

下部ユニット２の各耳部２４の側面には、ロック機構５が当接する凹状部２５が夫々形成されている。ロック機構５は、例えば、上部ユニット３の角部近傍に一つずつ、合計４つ設けられているが、これに限られない。ロック機構５が、上部ユニット３に、例えば、２つあるいは３つ設けれられる構成であってもよい。下部ユニット２を上部ユニット３に安定的に固定できれば、上部ユニット３に設けられるロック機構５の数及び位置は任意に設定できる。

各ロック機構５は、下部ユニット２の耳部２４の凹状部２５に嵌合する球状体５１と、上部ユニット３に搖動可能に設けられたロックレバー５２と、ロックレバー５２を付勢するバネ部材５３と、を有している。

上部ユニット３には、空間部３１からロック機構５のロックレバー５２の搖動方向に貫通する貫通孔３３が形成されている。球状体５１は、この貫通孔３３内に往復動可能に設けられている。球状体５１は、下部ユニット２の耳部２４の凹状部２５に当接する。球状体５１は、例えば金属で形成されている。これにより、球状体５１が、貫通孔３３内の往復動する際に、あるいは、ロックレバー５２及び下部ユニット２の耳部２４の凹状部２５に当接する際に生じる発塵を抑制している。

なお、貫通孔３３内に球状体５１を設けることなく、ロックレバー５２の先端部を直接的に下部ユニット２の耳部２４の凹状部２５に当接させることで、下部ユニット２を上部ユニット３に固定してもよい。これにより、ロック機構５の構成を簡素化することができる。さらに、下部ユニット２の耳部２４に凹状部２５を形成することなく平側面とし、この平側面にロックレバー５２の先端部を当接させ、その摩擦力により下部ユニット２を上部ユニット３に固定してもよい。

貫通孔３３内の密閉室側端部には、中心側に突出する凸状部３３１が形成されている。これにより、上部ユニット３から下部ユニット２が離脱したときに、誤って球状体５１が貫通孔３３から空間部３１側に転落するのを確実に防止できる。さらに、凸状部３３１は、ロックレバー５２側に向けて傾斜している。これにより、球状体５１は、ロックレバー５２の当接が解除されると、凸状部３３１の傾斜に従って、ロックレバー５２側に自ずと移動する。したがって、下部ユニット２の耳部２４の凹状部２５と球状体５１との当接が解除され、下部ユニット２を上部ユニット３から容易に離脱することができる。

ロックレバー５２は、例えば、略く字状に屈曲して形成されている。上部ユニット３の各角部には、略く字状の空洞部３４が夫々形成されている。各空洞部３４は、球状体５１の貫通孔３３と連通しており、上方及び側方に夫々開口している。各空洞部３４にはヒンジ軸５４が立設されている。ロックレバー５２の中央付近がヒンジ軸５４に軸支されている。

ロックレバー５２は、空洞部３４内でヒンジ軸５４を中心に水平方向に搖動する。ロックレバー５２の先端部は、球状体５１に当接し、該球状体５１を下部ユニット２の耳部２４の凹状部２５に対して押圧する。ロックレバー５２が搖動しつつ球状体５１に当接する際に、ロックレバー５２と球状体５１との間に僅かな横方向のずれが生じる。しかし、この横方向のずれを球状体５１の曲面により吸収することができる。このため、ロックレバー５２と球状体５１とが当接する際の発塵を抑制することができる。

ロックレバー５２の先端部は、球状体５１の球形状に合わせて曲面が形成されている。これにより、ロックレバー５２の先端部が球状体５１に当接したときの発塵を防止できる。ユーザは、空洞部３４の側方の開口からロックレバー５２の後端を押圧し、ロックレバー５２を搖動させる。

バネ部材５３は、ロックレバー５２の先端部を球状体側に付勢する。バネ部材５３の先端部は、ロックレバー５２の先端部の外側面（球状体５１の反対側面）に形成された凹状部に嵌っている。このバネ部材５３の付勢力により、ロックレバー５２の先端部が、球状体５１に当接し、該球状体５１を下部ユニット２の耳部２４の凹状部２５側に対して押圧する。球状体５１は下部ユニット２の耳部２４の凹状部２５に嵌合し、該下部ユニット２を上部ユニット３に対して固定する。

一方、ロックレバー５２の後端部を内側（時計方向）へ押圧すると、ロックレバー５２は、ヒンジ軸５４を中心して球状体５１の反対側（バネ部材５３側）方向に搖動する。ロックレバー５２の先端部は球状体５１から離間する。球状体５１と下部ユニット２の耳部２４の凹状部２５との嵌合が解除され、上部ユニット３に対する下部ユニット２の固定が解除される。これにより、下部ユニット２を上部ユニット３から容易に離脱させることができる。ロックレバー５２は、ウエハキャリア１の軽量化を図るために、例えば、樹脂で形成されている。

バネ部材５３は、例えば、螺旋状に形成した金属製の部材であり、上部ユニット３の中心方向に向けて配置されている。上部ユニット３には、空洞部３４から球状体５１の貫通孔３３と同一軸線上かつ外側に延びる別の貫通孔３５が形成されている。この貫通孔３５にバネ部材５３をガイドするガイド部材５５の一端が、嵌合し固定されている。ユーザは、空洞部３４の上方の開口を介して、バネ部材５３を、取付け、取外し、調整等を容易に行うことができる。

ガイド部材５５の一端が貫通孔３５に嵌合し、球状体５１の方向に向けて固定されている。ガイド部材５５の外周にバネ部材５３が挿入されている。これにより、バネ部材５３を球状体側方向に安定的に伸縮させることができ、バネ部材５３による発塵を抑制することができる。上述したように、各ロック機構５は、上部ユニット３に内蔵されている。これにより、ウエハキャリア１の搬送過程等において、各ロック機構５に発塵要素が付着するのを防止できる。また、発塵要素が、各ロック機構５を介してクリーン室内に入り込むのを防止できる。

ところで、例えば、ウエハキャリアが各加工設備に搬送される過程において、下部ユニットの下面は大気に暴露する、あるいは下部ユニットの下面をコンベア上に載せて搬送される。このため、下部ユニットの下面側に発塵要素が付着し易い。さらに、各加工設備でウエハキャリアを開閉する際に下部ユニットの下面側にクリーン室が形成される。

これに対し、本実施の形態に係るウエハキャリア１において、上述の如く、上部ユニット３には、下部ユニット２の側面に当接することで、下部ユニット２を上部ユニット３に固定する複数のロック機構５が設けられている。大気への暴露の少なく、かつ、クリーン室と接しない下部ユニット２の側面をロック機構５で固定することで、発塵要素がクリーン室内へ入り込むのを抑制できる。

次に、本実施の形態に係るウエハキャリアの搬送方法について詳細に説明する。
ウエハキャリア１は、コンベアなどにより、各種の加工プロセスを施す加工設備に搬送される。加工設備には、例えば、搬送されたウエハキャリア１の下部及び上部ユニット２、３を開閉するためのロードポート装置が設けられている。ロードポート装置内は、周囲の雰囲気と比較して高いレベルでクリーン化されたクリーン室が形成されている。このクリーン室は、実際に半導体ウエハ１００に対して加工を行うクリーン室と連通している。

搬送されたウエハキャリア１はロードポート装置に固定される。このとき、上部ユニット３は静止ステージに固定され、下部ユニット２は上下方向に移動する可動ステージ上に固定される。下部ユニット２の下面と接触する可動ステージの上面には、複数の空間が設けれている。この空間部から下部ユニット２の下面に付着した発塵要素が吸引されつつ、その吸引力により、下部ユニット２は可動ステージ上に固定されている。

各ロック機構５のロックレバー５２の後端が上部ユニット３内に押し込むように押圧されると、ロックレバー５２がヒンジ軸５４を中心に時計方向に搖動する。ロックレバー５２の先端部が球状体５１から離間する。これにより、貫通孔３３内の球状体５１は、ロックレバー５２側へ後退し、上部ユニット３に対する下部ユニット２の固定が解除される。

このとき、下部ユニット２と球状体５１との接触、球状体５１、ロックレバー５２及びバネ部材５３の動作は全て、下部ユニット２の側方で行われる。本実施の形態に係るウエハキャリア１は発塵要素の発生を抑制した構成であるが、仮に発生した場合でも発塵要素は下部ユニット２の側方にのみ生じ、下部ユニット２の下方に生じない。さらに、ロック機構５は上部ユニット３に内蔵されている。このため、搬送中に発塵要素がロック機構５に付着することもない。

可動ステージが下方に移動し、可動ステージ上の下部ユニット２は、上部ユニット３から離脱し、ロードポート装置内のクリーン室内に移動する。上述したように、下部ユニット２の下方には発塵要素が生じない。このため、下部ユニット２の下面側にあるロードポート装置のクリーン室内に、発塵要素が入り込むことがない。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ ウエハキャリア、２ 下部ユニット、３ 上部ユニット、４ 密閉室、５ ロック機構、５１ 球状体、５２ ロックレバー、５３ バネ部材、１００ 半導体ウエハ

Claims (6)

1. 半導体ウエハが載置される下部ユニットと、
   前記下部ユニットに着脱可能に取り付けられ、前記下部ユニットとの間に半導体ウエハを収容する密閉室を形成する上部ユニットと、を備えるウエハキャリアであって、
   前記上部ユニットには、前記下部ユニットの側面に当接することで、前記下部ユニットを前記上部ユニットに固定する複数のロック機構が設けられており、
   前記下部ユニットの側面には凹状部が形成されており、
   前記各ロック機構は、前記下部ユニットの凹状部に嵌合する球状体と、前記下部ユニットに搖動可能に設けられ、先端部が前記球状体に当接し、該球状体を前記下部ユニットの凹状部側に押圧するロックレバーと、前記ロックレバーの先端部を前記球状体側に付勢するバネ部材と、を有する、ことを特徴とするウエハキャリア。
2. 請求項１記載のウエハキャリアであって、
   前記上部ユニットには、前記ロック機構のロックレバーの搖動方向に貫通する貫通孔が形成されており、該貫通孔内に前記球状体が往復動可能に設けられており、
   前記貫通孔内の前記密閉室側端部には、該貫通孔の中心側に突出し前記ロックレバーに向けて傾斜する凸状部が形成されている、ことを特徴とするウエハキャリア。
3. 請求項１又は２記載のウエハキャリアであって、
   前記上部ユニットには、前記バネ部材の伸縮を前記球状体側方向にガイドするガイド部材が設けれている、ことを特徴とするウエハキャリア。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか１項記載のウエハキャリアであって、
   前記ロック機構は、前記上部ユニットに内蔵されている、ことを特徴とするウエハキャリア。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のウエハキャリアであって、
   前記球状体は金属で形成され、前記ロックレバーは樹脂で形成されている、ことを特徴とするウエハキャリア。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか１項記載のウエハキャリアであって、
   前記下部ユニットの側面には、相互に形状が異なり外側へ突出する複数の耳部が形成されており、
   該耳部の側面には、前記凹状部が形成されており、
   前記上部ユニットには、前記下部ユニットの耳部に対応して凹状の位置決め部が夫々形成されている、ことを特徴とするウエハキャリア。

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